解题思路:(1)对小车进行受力分析,根据牛顿第二定律求解小车的加速度;
(2)根据动量守恒求出木块相对于小车静止时的共同速度;
(3)小车在摩擦力作用下做匀加速运动,根据加速度、末速度和初速度求小车的位移即可.
(1)对小车进行受力分析,小车在竖直方向受力平衡,水平方向只受到木块对小车的摩擦力大小f=μmg=0.2×0.4×10N=0.8N
所以根据牛顿第二定律有F合=f=ma
所以小车的加速度a=
f
m=
0.8
1.6m/s2=0.5m/s2
(2)木块和小车组成的系统所受外力的合力为0,满足动量守恒,根据动量守恒定律有:
mv=(m+M)vx
得小车的木块最终共同的速度vx=
m
M+mv=
0.4
1.6+0.4×20m/s=4m/s
(3)因为小车做匀加速运动,已知初速度为0,末速度vx=4m/s,加速度a=0.5m/s2,根据匀变速直线运动的速度位移关系,在加速过程中小车向右运动的位移
x=
v2x−0
2a=
42
2×0.5m=16m
答:(1)小车的加速度为0.5m/s2
(2)小车上的木块相对于小车静止时,小车的速度是多少4m/s
(3)当小木块相对于小车静止时,小车向右运动的位移16m.
点评:
本题考点: 动量守恒定律.
考点点评: 正确对物体受力,根据牛顿第二定律求解物体的加速度,分析物体的运动情况,求共同速度,由匀变速直线运动的规律求解运动的位移是关键.